一、概述

隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高?，F(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標志之一，它所帶來的經(jīng)濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內(nèi)容。

照明自動監(jiān)控與管理系統(tǒng)能夠靈活開/關燈，隨時了解運行參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障，將傳統(tǒng)的人工“巡燈”制度改為“值班”制度，極大地提高照明系統(tǒng)的管理效率。系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動進行存儲、統(tǒng)計，并能隨時進行查詢和打印，極大地提高管理水平，同時還能通過全夜燈、半夜燈和智能調(diào)壓等手段，降低能耗，提高設備使用壽命，獲得良好的經(jīng)濟效益。

二、GPRS傳輸方案優(yōu)點

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建油井數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)路燈的無線遠程監(jiān)測和控制具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。

GPRS路燈監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：

1、穩(wěn)定性高：

與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點同時進行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。

2、實時性強：

GPRS具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此監(jiān)控中心可以多個監(jiān)控點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

3、廣泛應用：

GPRS網(wǎng)絡已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足城市路燈的監(jiān)控需求。

4、低成本建設：

由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網(wǎng)絡維護費用。

5、運營成本低：

采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用，GPRS網(wǎng)絡可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費，（1分-3分/1K字節(jié)），也可以按包月不限流量收費，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。

6、集中控制：

通過GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，可實現(xiàn)對路燈的遠程控制，例如：遠程開關控制，遠程狀態(tài)查詢等。

7、系統(tǒng)的傳輸容量，擴容性能好：

路燈監(jiān)控中心要和每一個路燈監(jiān)控器實現(xiàn)實時連接。由于路燈監(jiān)控器數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監(jiān)控中心可輕松支持幾千個路燈監(jiān)控器的通信接入。

三、解決方案介紹

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，因此監(jiān)測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數(shù)據(jù)通信。

（一）系統(tǒng)結構

1、路燈控制點：

路燈監(jiān)控器通通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，監(jiān)控中心的控制命令通過GPRS DTU終端的傳送給路燈監(jiān)控器，實現(xiàn)遠程控制，路燈監(jiān)控器采集的信息通過GPRS DTU內(nèi)發(fā)送到GPRS無線網(wǎng)絡。

2、控制中心站：

a）公網(wǎng)接入方案

服務器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP地址；可以實現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應用。

b）專網(wǎng)接入方案

服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線，申請配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應用。

監(jiān)控中心RADIUS服務器接受到GPRS網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)后先進行AAA認證，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，這樣進一步增強了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。

3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡：

路燈監(jiān)控器的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理，轉換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。

（二）系統(tǒng)方案

各路燈監(jiān)控點使用夢網(wǎng)科技公司的MRM6155 DTU透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動GPRS網(wǎng)絡與監(jiān)控中心相連。各監(jiān)控點使用移動通信公司的GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進行登記，并與路燈點信息進行關聯(lián)，以便識別和維護處理。路燈控制中心運行監(jiān)控軟件，實現(xiàn)路燈信息監(jiān)控。

經(jīng)授權的監(jiān)控點均可以使用本系統(tǒng)：

1、監(jiān)控點必須使用移動統(tǒng)一的APN卡，用戶使用本卡只能用于與路燈監(jiān)控中心通信。

2、終端設備使用夢網(wǎng)科技公司提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。

3、用戶登記：符合市政管理部門的規(guī)定。

（三）產(chǎn)品特性

系統(tǒng)采用MRM6155 DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口，可直接與PC、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站點之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

高度集成GPRS和TCP/IP技術，可實現(xiàn)點對點，點對多點等靈活的無線組網(wǎng)方式；

內(nèi)置嵌入式CPU完成復雜的網(wǎng)絡協(xié)議，支持PPP、ICMP、TCP、UDP、DNS等協(xié)議，為用戶數(shù)據(jù)提供透明傳輸通道；

性能穩(wěn)定，保證野惡劣環(huán)境下長期可靠工作，內(nèi)置看門狗電路；

支持永遠在線模式，用戶可設置心跳間隔時間和心跳包，保持設備長期在線；

在網(wǎng)絡故障或中心關閉等情況下，DTU具有條件恢復后自動重連功能；

DTU能夠工作在全透明傳輸方式下保證100%不丟失，除非網(wǎng)絡故障；

DTU能夠工作在全透明傳輸模式和用戶指令模式，以給DTU傻瓜型和靈活性雙重角色；

支持中心為固定IP方式或動態(tài)IP+動態(tài)域名解析方式；

提供RS232/RS485/RS422通訊接口，波特率可選擇，從300bps到115200bps，開始位/停止位/奇偶校驗可選，RTS/CTS流控可選；

支持近端和遠程參數(shù)配置與訪問；

支持遠程喚醒；

內(nèi)置FLASH存儲器，能夠長期保存用戶配置的參數(shù)；

支持串口升級固件程序；

支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務；

抗干擾設計，適合電磁環(huán)境惡劣的應用場合。

（四）安全措施

本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)接入，或者到移動專網(wǎng)接入，采用公網(wǎng)接入方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，而使用數(shù)據(jù)專線接入時，GPRS數(shù)據(jù)傳輸設備要經(jīng)過Radius服務器的認證，整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡服務質(zhì)量。

1、APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專網(wǎng)，服務器與公網(wǎng)Internet隔離，可以有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網(wǎng)絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

3、可以為每個GPRS數(shù)據(jù)傳設備單獨配置DTU ID號和密碼，通過數(shù)據(jù)中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。

4、數(shù)據(jù)加密：可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。

5、網(wǎng)絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網(wǎng)絡鑒權和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

四、使用該系統(tǒng)帶來的好處：

1、提高亮燈率

系統(tǒng)投運后可以隨時發(fā)現(xiàn)路燈運行中出現(xiàn)的問題，隨時處理，提高亮燈率。

2、節(jié)約能源，減少電費支出

在系統(tǒng)投入使用后，可在深夜行人稀少和交通量減少的情況下，執(zhí)行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式，既給夜間出行的行人帶來主便又能節(jié)約大量的電費支出。在實現(xiàn)單控后，由于隔盞關燈進行控制一般是通過敷設雙線電纜實現(xiàn)的，現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電纜成本及其施工費用。這對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造十分方便，無須敷設額外線纜。

3、延長燈具壽命

采用路燈智能控制終端智能調(diào)壓方式節(jié)能運行后，可保持每盞燈電壓相對穩(wěn)定，尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據(jù)測試，正常電壓（220V）情況下，鈉燈電壓為100V，電壓升高后（230V-240V），鈉燈電壓可升至120V-150V；正常電壓環(huán)境下降壓節(jié)能運行后，鈉燈電壓一般為85V，電壓升高環(huán)境下，鈉燈電壓可保持在100V左右。從理論和實際使用環(huán)境，采用調(diào)壓控制節(jié)能可以延長路燈使用壽命。因此，調(diào)節(jié)電壓方式具有雙重節(jié)能的效果。

4、節(jié)約人力、物力，提高管理水平

由于可實時監(jiān)控每盞路燈、每個路段及亮化工程點工作狀態(tài)，計算機可以及時對故障進行匯總，寫入數(shù)據(jù)庫，以便次日進行維修；利用動態(tài)實時模擬顯示屏，監(jiān)視全市路燈，值班員在中央控制室就可以概覽路燈現(xiàn)場運行情況，從而減少巡燈的維護成本和減輕巡檢人員工作強度，大大提高工作效率。另外，在惡劣天氣時，根據(jù)各路燈控制智能終端采集的數(shù)據(jù)情況加以分析，采取相應緊急措施，避免重大交通事故的發(fā)生。